Просто геном

Сможет ли CRISPR обратить вспять последствия мутировавшего гена DMD? Ответа на этот вопрос пока нет, и нам понадобятся годы клинических испытаний для того, чтобы его найти. Но недавние исследования на мышах дают учёным основания надеяться, что терапия in vivo сможет со временем уверенно ответить на поставленный вопрос. К концу 2015 года не менее четырех независимых лабораторий внедрили CRISPR взрослым мышам, страдающим мышечной дистрофией, и доказали, что разрушительное действие болезни можно обратить вспять. С помощью наделения генетическими инструкциями CRISPR и использования аденоассоциировнного вируса исследователи «отремонтировали» клетки скелетных и сердечных мышц либо вводя оснащённые генетическим материалом вирусы в мышцы мышей, либо внедряя эти вирусы в те же ткани через кровоток. Им удалось включить здоровые гены дистрофина, и у мышей, получавших такую генную терапию, даже было отмечено значительное увеличение мышечной силы после получения терапии.

Эти данные были представлены молекулярным биологом, профессором Эриком Олсоном. Многие учёные воодушевились прогрессом, которого удалось достичь используя терапию CRISPR in vivo. И эта работа вселяет надежду, что когда-нибудь можно будет лечить и другие генетические заболевания, помимо мышечной дистрофии Дюшенна. Например, используя версию CRISPR, запрограммированную для редактирования другого гена, и версию аденоассоциированного вируса, подходящую для нацеливания на печень, команда из Массачусетса использовала редактирование гена, чтобы вылечить у мышей генетическую мутацию, которая вызывает состояние, известное как тирозинемия. У людей это заболевание может вызвать накопление токсичных метаболитов и обширное повреждение печени; если болезнь не лечить, пациенты обычно умирают в возрасте до десяти лет. Однако на мышиной модели CRISPR восстановил поврежденный ген и полностью изменил течение заболевания.

При помощи аденоассоциированного вируса экспериментаторы внедрили CRISPR в мозг, легкие и сетчатку глаз взрослых мышей, нашли пути терапевтической коррекции таких заболеваний, как хорея Гентинтона, муковисцидоз и врожденная слепота. Действительно, первое лекарственное средство для использования в генной терапии, одобренное для коммерческого использования в западном мире, использует вектор AAV, и вполне возможно, что первое лекарственное средство для редактирования генов на основе CRISPR, основанное на доставке in vivo, будет делать то же самое.

Тем не менее AAV является лишь одной из многих стратегий внедрения, которые были разработаны для транспортировки CRISPR в живые клетки. В одном только вирусном мире есть огромное количество доступных для использования переоснащённых вирусных троянских коней, каждый из которых обладает своим уникальным набором преимуществ и недостатков. Одним из примеров является аденовирус, который вызывает простуду. После разборки аденовирусов и удаления их патогенных генов исследователи могут вставить большее количество терапевтической ДНК, чем может получиться в случае с векторами AAV.

Лентивирусы – род вирусов из семейства «ретро» с длинным инкубационным периодом, наиболее ярким примером которых является ВИЧ, также были обезврежены в лаборатории и превращены в эффективные средства внедрения нужной генетической информации. Их способности аналогичны AAV, но они могут к тому же постоянно расщеплять свой генетический материал в геном клеток, в которые вторгаются. Эта функция полезна для базовых исследований в лаборатории, а для терапии in vivo учёные могут отключать опцию расщепления.

Кроме того, существуют стратегии доставки генной информации in vivo, которые вообще не используют вирусы. Опираясь на достижения в области нанотехнологий, исследователи изучают возможность использования липидных наночастиц для внедрения CRISPR по всему организму. Устойчивые к разрушению и легкие в обращении, эти средства внедрения также обладают преимуществом высвобождения белка Cas9 и его направляющей РНК в организм пациента регулируемым образом. Вирусы (и их CRISPR-груз) могут сохраняться в клетках в течение длительного времени, что, как объясняют, может вызывать проблемы в процессе редактирования, но липидные наночастицы доставляют CRISPR так, что он действует быстрее, прежде чем его разрушают естественные заводы по переработке клеток.

Помимо того что CRISPR может найти путь к лечению некоторых генетических расстройств, существует ещё один способ революционизировать здоровье человека. Эта биотехнология также оказывает решающее влияние на изучение и лечение одной из самых страшных болезней, рака.